信息技術輔助下培養初中生數學核心素養的策略探究

【摘要】在信息技術日新月異的背景下，數學教育正經歷著深刻的變革，隨著《義務教育數學課程標準（2022年版）》的深化發展，核心素養培養已成為初中數學教學的重要目標.信息技術不僅能夠使數學學習更加直觀、生動，還能有效提升學生的思維能力與問題解決能力，已成為提升學生數學核心素養不可或缺的重要手段，為教育改革提供了新的思路與方向.文章旨在探討信息技術輔助下培養初中生數學核心素養的有效策略，提出融合數字資源與動態展示技術以提升學生的運算能力；構建虛擬環境以促進學生模型觀念的深化；利用信息技術手段以強化學生的抽象能力.

【關鍵詞】信息技術；初中數學；數學核心素養

引 言

在當今數字化時代，信息技術已成為推動教育變革的重要力量.初中數學作為基礎教育的重要組成部分，其核心素養的培養對于學生的全面發展具有重要意義.然而，傳統數學教學方法往往側重于知識的灌輸和技能的訓練，忽視了對學生數學核心素養的培養.因此，如何借助信息技術手段創新教學方式、方法，以促進學生數學核心素養的發展成為當前亟待解決的問題.下文將深入探討信息技術輔助下初中生數學核心素養的培養策略，以期為教學提供新的思路和方法.

一、信息技術輔助初中數學教學的優勢

（一）資源拓展：構建多元化學習生態

信息技術在初中數學教學中的優勢，首要在于極大地豐富了教學資源，為學生構建了一個多元化的學習生態.傳統教材雖為基礎知識的載體，但其局限性顯而易見.信息技術的引入，如同為學生打開了一扇通往廣闊知識世界的大門.通過網絡平臺，學生可以輕松獲取與課程內容緊密相關、形式多樣的學習材料，如在線課程、互動習題、數學游戲等，這些資源不僅補充了教材內容的不足，還以更加生動、直觀的方式呈現了數學知識，有效拓寬了學生的知識視野.同時，教師也能借助信息技術，靈活整合網絡資源，設計更具創新性和針對性的教學活動，使課堂教學更加豐富多彩，激發學生的學習興趣和求知欲.

（二）認知深化：促進知識內化與理解

數學學科的抽象性和邏輯性常常成為學生學習過程中的障礙.信息技術以其獨特的優勢，將抽象的數學概念具象化，將復雜的數學關系可視化，有效降低了學習難度，促進了學生對數學知識的深入理解和內化.通過多媒體教學手段，如動畫演示、三維建模等，學生可以在直觀感受中理解數學原理，增強空間想象能力和抽象思維能力.此外，信息技術還能模擬真實情境，將數學問題置于生活背景之中，幫助學生建立數學與生活之間的聯系，提高他們運用數學知識解決實際問題的能力，從而真正實現知識的學以致用.

（三）互動增強：提升課堂參與體驗

初中數學課堂中信息技術的運用大大加強了師生互動與學生合作交流.借助電子白板、在線討論區和即時反饋系統，教師能夠實時了解學生學習狀況并適時調整教學策略以達到個性化教學的目的.與此同時，學生也可以更主動地投入課堂活動之中，以小組討論、線上提問、合作解決問題等形式與伙伴及教師展開深度交流互動.這一互動在增強學生課堂參與度的同時，也發展了學生的合作精神與交流能力.更為重要的是信息技術使數學學習越來越有趣、越來越鮮活，能使學生在輕松愉悅的氣氛中感受數學的神奇之處，進而激發學生學習的興趣與動機.

（四）自主學習：培養終身學習能力

以信息技術為支撐的初中數學教學更重視對學生自主學習能力的培養.信息技術通過提供大量的學習資源、方便的學習工具等方式，為學生營造了良好的自主學習氛圍.學生可根據學習進度、興趣點等因素自主地選擇學習內容與途徑，開展個性化學習.與此同時，信息技術也可以幫助學生構建自我評估機制，讓學生通過在線測試和錯題集及時掌握學習中的進步與不足，進而對學習策略進行調整，提升學習效率.

二、信息技術輔助下培養初中生數學核心素養的策略

（一）融合信息工具，促進學生運算能力發展

運算能力是數學核心素養的主要表現之一，它要求學生能夠準確、迅速地進行數學運算，并理解運算背后的邏輯和規律.然而，傳統的教學方法往往通過大量的紙筆練習來培養學生的運算能力，這種方式不僅枯燥乏味，而且難以達到理想的教學效果，而數字資源和動態展示技術為運算能力的培養提供了新的途徑.教師通過融合信息工具，可以實現計算過程的自動化和可視化，使學生更加直觀地理解運算的邏輯和規律，從而提高運算能力.

1.數字資源輔助計算

數字資源不僅涵蓋了基礎的數學運算工具，還涵蓋了海量的練習題庫、解題視頻等教學資源.通過數字資源的輔助，學生可以在任何時間、任何地點進行數學運算練習，打破傳統課堂教學的時空限制.此外，數字資源還能根據學生的實際情況提供個性化的學習建議與反饋，幫助學生及時發現并解決運算中的錯誤與難點，從而有效提升學生的運算能力.

以“有理數的運算”的教學為例，教師可利用在線教育平臺或學習管理系統，如“一起作業網”或“智學網”，為學生推送定制化的有理數運算練習題.這些練習題不僅數量豐富，而且難度分級，有利于學生在適合自己的水平上進行練習.學生完成練習后，系統立即給出正確答案和詳細的解題步驟.對于學生做錯的題目，系統還會提供錯誤原因分析和正確的解題思路，幫助學生及時糾正錯誤，鞏固知識點.為了激發學生的學習興趣，教師還可以引入一些數學游戲或競賽軟件，如“數學小博士”等，通過有趣的關卡設計和豐富的獎勵機制，讓學生在游戲中進行有理數運算練習，提高運算速度和準確性.經過一段時間的數字資源輔助教學，學生對有理數運算的掌握程度會有明顯的提高，不僅能夠更快地完成計算，而且準確率也有明顯提升.此外，學生對數學學習的興趣也有所增強，愿意花更多時間進行數學練習.

2.動態展示運算邏輯

在傳統的數學運算教學中，運算邏輯往往被簡化為一系列固定的步驟與規則，學生難以深入理解其背后的原理與邏輯.動態展示技術能夠直觀地呈現運算的每一個步驟與邏輯變化過程，使學生能夠在視覺與思維的雙重刺激下深入理解運算的本質與規律.這種直觀、動態的展示方式不僅有助于激發學生的學習興趣，還能有效提升學生的邏輯思維與問題解決能力.

以“整式的乘法與因式分解”教學為例，教師可利用數學軟件（如GeoGebra或幾何畫板）制作整式乘法運算的動畫演示.如，在展示“（a+b）（c+d）”的展開過程時，教師通過動畫展示a，b分別與c，d相乘并相加的過程，使學生清晰地看到每一項的來源和運算邏輯.除了觀看動畫，教師還可以讓學生親自動手操作這些數學軟件，學生可以在軟件中輸入不同的整式表達式，觀察其乘法運算的結果，并嘗試進行因式分解.這種互動操作不僅加深了學生對整式運算的理解，還培養了他們的動手能力和探索精神.在課堂上，教師組織學生進行小組討論，分享自己在使用數字資源輔助整式運算過程中的經驗和心得.通過交流和討論，學生可以相互學習、相互啟發，共同提高運算能力.通過動態展示運算邏輯和互動操作的教學方式，學生對整式乘法與因式分解的理解更加深入透徹.他們在運算過程中能夠自覺地遵循運算法則和順序，減少錯誤的發生.同時，學生的數學思維能力也得到了鍛煉和提升.

融合信息工具對于促進學生運算能力的發展具有重要意義.教師通過數字資源輔助計算和動態展示運算邏輯等手段，可以激發學生的學習興趣和積極性，提高運算能力和效率.同時，這種教學方式也有助于培養學生的邏輯思維能力和問題解決能力.

（二）構建虛擬環境，深化學生模型觀念

模型觀念是指學生能夠將實際問題抽象為數學問題并進行建模求解的能力.讓學生經歷數學模型的建立過程，是培養學生創新能力和實踐能力的重要途徑.然而，傳統的教學方法往往側重理論知識的傳授和解題技巧的訓練，忽視了對學生模型觀念的培養.而教師利用信息技術構建虛擬環境，可以模擬真實的數學問題場景，讓學生身臨其境地感受數學與生活的緊密聯系，從而培養他們的模型觀念.

1.實際問題數字化建模

在現實世界中，實際問題的復雜性與多樣性往往超出學生的直接經驗與能力范圍.虛擬環境的構建為實際問題數字化建模提供了有力的支持.通過信息技術手段，學生可以在虛擬環境中模擬真實世界中的數學問題與場景，將復雜的實際問題轉化為易于理解的數學模型，這種數字化的建模過程有助于學生深入理解數學模型的構建原理.

以“一元二次方程”的教學為例，教師可選取與生活密切相關的問題作為教學案例，如“某商品降價促銷后的銷售量預測”“籃球運動員投籃命中率的計算”等.這些問題既具有趣味性又具有挑戰性，能夠激發學生的學習興趣.接著，教師可引導學生分析問題中的關鍵信息，將其轉化為數學語言并構建數學模型.如，在解決“某商品降價促銷后的銷售量預測”問題時，學生可以將銷售量與價格之間的關系抽象為一元二次方程模型，并通過收集數據來估計方程的系數.隨后，教師可讓學生利用數學軟件（如MATLAB，Excel等）對構建的模型進行求解和驗證，學生通過錄入實際數據，觀察其輸出結果是否符合實際情況，對模型的準確性、可靠性進行評價.學生經歷對實際問題數字化建模這一教學過程，既能掌握應用一元二次方程處理實際問題的思路與步驟，又發展了把實際問題抽象成數學模型來解決的能力，學會了怎樣搜集資料、加工資料，運用數學模型進行預測與決策.

2.數據可視化分析應用

數據可視化分析可以通過把繁雜的數據變成直觀易懂的圖表和圖像，幫助學生更深入地了解其內在規律和特點，繼而為數學建模奠定更精確、高效的基礎.學生利用各種數據分析工具與軟件對數據進行可視化處理與分析，有利于更加深入地理解數學建模的過程與結果，這不僅有助于提升學生的數據處理與分析能力，還能培養學生的科學精神與嚴謹態度.

以“數據的分析”教學為例，教師可引導學生利用統計軟件進行數據的收集與整理工作.學生可通過網絡采集相關數據，也可通過實驗獲得數據，通過軟件對數據進行甄別與整理.然后，運用該軟件的圖表功能直觀地顯示出整理后的資料.如，用畫條形圖、折線圖、餅圖的方法顯示數據分布及變化趨勢.同時，軟件的交互功能也可被用于動態地顯示數據并深入分析數據.接著，教師可以請學生依據圖表顯示的結果分析數據，寫出分析報告.學生要對數據的各種特性、固有規律以及異常數值進行深入的解析和闡釋，并據此提出針對性的結論與建議.通過應用數據可視化分析的教學方法，教師不僅幫助學生掌握了基礎的數據收集、整理和描述技巧，還成功地培養了他們在數據分析和解讀方面的能力，讓學生學會利用統計軟件處理數據、可視化展示數據，通過對數據的分析揭示其內在規律與潛在價值.

建構虛擬環境既能激發學生的學習興趣與創造能力，又能提高學生的實踐能力與問題解決能力.對實際數學問題場景進行仿真并提供大量數據資源，能夠使學生對數學建模過程與方法有更深刻的了解，并掌握建模與求解技巧、策略.該教學方式有利于學生創新精神與實踐能力的培養，并為學生成長提供了強有力的支撐.

（三）利用信息技術手段，強化學生抽象能力

抽象能力是指學生能夠理解并運用數學符號、概念和方法進行抽象思維和邏輯推理的能力.這是數學核心素養的重要組成部分，也是培養學生數學思維能力和創新能力的基礎.然而，數學知識往往難以理解，傳統的教學方法難以有效傳達這些知識的本質和內涵.教師通過利用信息技術手段如直觀展示、動態模擬等，可以幫助學生更好地理解數學抽象知識，從而強化他們的抽象能力.

1.直觀展示抽象的數學概念

數學概念是數學學科的基礎與核心，但往往也是最為抽象與難以理解的部分.在信息技術的支持下，教師可以通過圖形、動畫、視頻等多種直觀展示手段將抽象的數學概念具象化、生動化.這種直觀展示的方式不僅有助于激發學生的學習興趣與好奇心，還能幫助學生更好地把握數學概念的核心要素與內在聯系，從而有效提升學生的抽象能力.

以“平面直角坐標系”教學為例，教師可以利用虛擬現實（VR）技術或增強現實（AR）技術，構建一個虛擬的平面直角坐標系實驗室.學生佩戴VR頭盔即可進入這個虛擬環境，親自操作并觀察坐標系中的點、線、面等元素.在虛擬環境中，教師可以設置互動式動畫來演示點的坐標表示方法.如，當學生在虛擬平面上選擇一個點時，系統會自動顯示該點的橫縱坐標，并解釋坐標的意義.同時，學生還可以通過拖動點來改變其位置，并實時觀察坐標的變化.為了加深學生對抽象概念的理解，教師還可設計一系列與平面直角坐標系相關的游戲挑戰.如，“坐標尋寶”游戲中，學生要根據給定的坐標找到隱藏在虛擬環境中的寶藏；“坐標連線”游戲中，學生需要連接具有特定坐標的點來形成特定的圖形等.通過直觀展示和互動式體驗，學生對平面直角坐標系及其相關概念的理解會明顯加深.他們不僅能夠準確地表示點的坐標，還能理解坐標與圖形位置之間的關系.同時，游戲化的學習方式也激發了學生的學習興趣和積極性.

2.信息技術支持數學抽象發生

數學抽象要想順利發生，很大程度上依賴于學生在面對實際事物的時候是否能夠將其中的非數學因素去除，而將留下來的數學因素轉化為可以用數學概念來描述的對象.這對于相當一部分學生而言存在不少的障礙，學生的抽象能力不足以支撐這樣的抽象過程順利完成.這個時候教師就可以借助信息技術來幫助學生完成數學抽象的過程，從而使得數學抽象更加順利地發生.

以“相似”的教學為例，本課中學生要學習相似三角形的性質、判定方法以及應用，這些內容涉及較多的證明過程，對于學生來說具有一定的難度.很多時候，教師以為這是因為學生的推理能力不夠，但如果研究學生的知識學習與運用過程，就會發現是因為學生大腦中的表象不夠清晰，學生無法找到三角形的對應關系.要克服這一困難，教師可以從數學抽象入手，具體可以引入動態幾何軟件作為輔助教學工具，用信息技術來幫助學生通過數學抽象形成清晰的表象.如，可以在軟件中繪制相似三角形并設置動態參數（如邊長、角度等），讓學生觀察當這些參數變化時三角形的相似性質是否保持不變；還可以利用軟件的動態演示功能將相似三角形的邏輯推理過程可視化.如，在證明兩個三角形相似時，教師可以逐步展示兩個三角形對應角相等或對應邊成比例的證明步驟，并配以文字說明和圖形注釋幫助學生理解.在課堂上，教師還可以組織學生進行小組協作學習，為每個小組分配一個相似三角形的證明題目，并鼓勵他們利用動態幾何軟件進行探究和討論.小組成員可分工協作，負責從不同證明步驟或者角度去觀察，確保相對模糊的圖形能夠通過數學抽象（此時數學抽象的本質就是用精確的數學語言及關系去表征相似關系），將相似的表象建立起來.這說明，在信息技術的支持下，教師通過引導學生用數學概念和關系去對照數學圖形，可以使學生掌握相似三角形的特征在具體圖形中的表現，從而讓學生在此基礎上理解判定方法，這就使得學生大腦中的相似表象更加清晰，這就是數學抽象的理想結果.

這也說明，運用信息技術手段加強對學生抽象能力的培養，是當前教學中的一個主要方向，既能降低數學概念抽象度和難度，又能發展學生的抽象思維.與此同時，該教學方式還有利于調動學生學習的興趣與熱情，讓學生在輕松愉悅的氣氛下掌握數學知識并發展數學核心素養.

結 語

信息技術的引入為初中數學教學帶來了重要變革，不僅豐富了教學手段和教學資源，還為學生提供了更加直觀、生動的學習體驗.通過數字資源的輔助，學生可以更加便捷地進行數學運算；通過動態展示運算邏輯，學生可以更加深入地理解數學概念和原理；通過構建虛擬環境，學生可以更加直觀地感受數學與現實生活的聯系；通過數據可視化分析，學生可以更加有效地進行數學建模和問題解決.這些變化無疑為培養初中生的數學核心素養提供了新的可能和廣闊的空間，未來初中數學教師應更加積極地探索信息技術輔助培養學生核心素養的方法，為學生的數學學習奠定更堅實的基礎.

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